6.00R14LT全钢微型载重子午线轮胎的设计

刘 颖，隋海涛，史立芬，贾 珍，刘晓芳

（山东玲珑轮胎股份有限公司，山东 招远 265400）

随着城际运输和物流行业的迅猛发展，市场要求轻型卡车充分发挥重载、舒适、高速的特点。目前现有斜交轮胎及半钢子午线轮胎已无法满足新的市场要求，而全钢子午线轮胎在安全、性能和环保等方面较斜交轮胎和半钢子午线轮胎有明显优势。为满足市场需求，我公司开发了6.00R14LT全钢微型载重子午线轮胎，取得了良好的效果。现将产品设计情况简单介绍如下。

1 技术要求

根据GB/T 2977—2008《载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》，确定6.00R14LT全钢微型载重子午线轮胎的技术参数为：标准轮辋 41/2，充气外直径（D′） 680（671～689） mm，充气断面宽（B′） 170（164～176） mm，标准充气压力 450 kPa，标准负荷 690 kg。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

根据全钢微型载重子午线轮胎的特点和车辆实际使用情况，结合我公司的工艺条件以及相近规格产品的设计经验，本次设计外直径膨胀率（D′/D）取1.003，则D取678 mm；断面宽膨胀率（B′/B）取1.012，则B取168 mm。

2.2 行驶面宽度（b）和弧高度（h）

b和h影响轮胎的抓着、转向、牵引和磨耗等性能。增大b值，减小h值，可以增大轮胎的接地面积，满足接地应力均匀和耐磨性能的要求。综合考虑，本次设计b取128 mm，h取4.5 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

为保证轮胎与轮辋间紧密配合，减少相互之间的位移与摩擦，轮胎与轮辋采取过盈配合设计。轮辋直径为354.8 mm，d取353.8 mm。

胎趾位置形状影响轮胎的刚度和负荷性能，结合轮辋尺寸，本次设计C取127 mm。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴位于轮胎断面最宽处，是轮胎胎侧最薄处，变形量最大。断面水平轴位置影响轮胎胎肩与胎圈部位应力分布。H1/H2取值过大，易造成胎肩脱层等缺陷，取值过小，则下胎侧部位的应力过大，易造成轮胎早期损坏。根据该规格轮胎使用条件，将断面水平轴位置上移，以减少胎圈部位的应力，提高负荷能力。一般H1/H2取0.9～1.2，综合考虑使用要求和耐久性能等，本次设计H1/H2取1.15。

轮胎断面轮廓如图1所示。

图1 轮胎断面轮廓示意

2.5 胎面花纹

胎面花纹影响轮胎的操纵、抓着、舒适、转向、安全和噪声等性能，结合轮胎的使用需要，本次设计采用全轮位的条形花纹设计，采用3条曲折沟花纹样式。条形花纹满足了轮胎导向和牵引性能要求；3条曲折花纹沟设计可以提高轮胎的抓着性能，起到防夹石子作用的同时可以保证较宽的花纹沟宽度，从而保证轮胎良好的排水性能。胎肩花纹设计利于散热，以改善胎肩脱层现象；胎面花纹采用仿生设计，使轮胎具备优良的操控性能；纵横兼顾的花纹设计，具有极佳的综合性能；边部较宽的花纹条设计，提高了肩部刚性，防止偏磨，同时提高了高速和耐久性能。花纹深度为11.0 mm，花纹饱和度为75%，花纹周节数为41。

胎面花纹展开示意和轮胎三维造型分别如图2和3所示。

图2 胎面花纹展开示意

图3 轮胎三维造型示意

3 施工设计

3.1 胎面

胎面总宽度为155 mm，胎面冠部宽度为125 mm，中部厚度为12 mm，胎肩厚度为14.5 mm。

胎面结构如图4所示。

图4 胎面结构示意

3.2 带束层

带束层骨架材料决定了轮胎冠部强度和刚度，影响轮胎的磨耗、转向和安全等性能。本次设计采用2层带束层结构，均采用0.365＋6×0.35 HT钢丝帘线，钢丝帘线密度为50根·dm-1。1#和2#带束层角度分别为24°和18°，方向分别为左和右。带束层安全倍数达到10。

3.3 胎体

胎体骨架材料影响轮胎的胎侧刚性、转向性能和操纵稳定性。根据轮胎使用路况及设计负荷情况，本次设计胎体采用3×0.24/9×0.225＋0.15钢丝帘线，帘布压延厚度为2.2 mm，采用压延厚度自动调整装置来保证钢丝帘布的厚度稳定，从源头上保证轮胎质量。胎体安全倍数达到15。

3.4 胎圈

胎圈采用六角形钢丝圈，钢丝圈采用Ф1.55 mm镀青铜回火钢丝，覆胶后直径为1.65 mm，排列方式为4-5-4-3。钢丝圈采用单根缠绕法生产。胎圈具有足够的强度和刚性以满足使用要求，安全倍数达到9。

3.5 成型

采用一次法两鼓成型机成型，机头直径为340 mm，机头宽度为395 mm。采用侧包冠的成型工艺，半部件接头按照固定角度错开分布，严格控制成型过程中定位及滚压参数，保证胎坯和成品质量以及轮胎动平衡性能。

3.6 硫化

采用双模定型硫化机硫化，采用过热水硫化工艺，硫化条件为：外部蒸汽温度 （156±2） ℃，过热水压力 （2.8±0.1） MPa，温度 （170±2） ℃，总硫化时间 38 min。硫化后成品轮胎无过硫和缺胶等现象。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

轮胎外缘尺寸按照GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》测量。结果表明，安装于标准轮辋上的成品轮胎在标准充气压力下的充气外直径和断面宽分别为675和166 mm，符合设计要求。

4.2 强度性能

强度性能按照GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能室内试验方法》进行测试，试验条件为：充气压力 450 kPa，压头直径 19 mm。试验结果表明，轮胎破坏能为1149.6 J，为国家标准规定值（514 J）的223.7%，轮胎强度性能良好，满足国家标准要求。

4.3 耐久性能

耐久性能按照企业标准进行测试，试验条件和结果如表1所示。

从表1可以看出，成品轮胎累计行驶时间为150 h，试验结束时轮胎未损坏，耐久性能符合企业标准要求（≥97 h）。

表1 耐久性试验条件和结果

4.4 高速性能

轮胎高速性能按照企业标准测试，试验条件和结果如表2所示。

从表2可以看出，成品轮胎高速状态下累计行驶时间为90 min，试验结束时轮胎未损坏，符合企业标准要求（≥90 min）。

表2 高速性能试验条件及结果

5 结语

6.00R14LT全钢微型载重子午线轮胎的充气外缘尺寸和强度性能均符合相应设计和国家标准要求，耐久性能和高速性能符合企业标准要求。该系列产品投放市场后，以其优良性能得到客户的认可，为公司取得了良好的经济和社会效益。